浅析单片机在电梯系统中的应用

【摘要】本文主要介绍了单片机在电梯系统中的应用，以电梯系统的框架结构图输入，结合电梯系统的基本原理，详细阐述了单片机在电梯系统的按钮识别、楼层信息显示、定时以及电梯运行信号的控制输出，从而实现了电梯高效精确的运行。

【关键词】电梯系统；按钮识别；信息显示；定时；信号输出

1 概述

随着国民经济的快速发展，人们对于生活质量的追求也越来越高，社会基础设施的建设也越来越多。伴随着建筑工艺的不断提升，人们的住房以及办公写字楼等逐渐向更高的高度发展，同时推动了建筑内垂直交通的电梯系统的大量应用。自第一步电梯发明至今，电梯的运行模式大同小异，然而控制系统上却发生着翻天覆地的变化，从原始的人工手柄开关操纵和按钮操纵到继电器逻辑控制再到现在的单片机控制，高层建筑的电梯系统在电机速度调节、调速精度以及运行期间的静态特性和动态特性都有了显著的提高，从而在当前社会的宾馆、饭店、商场等场所大量应用，成为人们必不可少的垂直交通工具。所以对于单片机在电梯系统中的应用的学习与研究对于提升电梯系统的认知和单片机的实际应用来说具有非常显著的实用意义。

2 电梯系统

常见的高层建筑主的电梯系统主要由两部分构成，一是包括曳引系统、导向系统等的电梯机械部分，一是包括电力拖动系统、重量平衡系统、电梯控制系统、安全保护系统等的电梯电路部分，而单片机主要应用在电梯的电路部分，对电气进行控制。如图1所示，为电梯系统的框架结构图。

如图1所示，电梯系统主要包括了中央微处理器MCU控制模块、电动机控制模块、楼层检测模块，以及控制台电路、电机驱动电路、报警电路等电路部分。

在电梯运行的高层建筑中，除最高层和最底层外，每个楼层均提供向上和向下的两个信号按钮，而在最高层，只有一个向下的信号按钮，对应地最底层只有一个向上的信号按钮，在电梯内部，有每个楼层对应的按钮，为电梯系统的内选信号，根据内选信号以及所在楼层，电梯做相应的动作。同时，在电梯运动前，必须有对电梯内和外部的楼层门关闭的指令，由电梯内部的关闭按钮以及定时关门指令发出。当电梯在开始运行时，会有加速装置对其进行加速，当电梯到达目标楼层前或者运行过程中接收到适宜的停止信号（如未通过楼层的同向申请信号），电梯就会启动减速装置缓慢地到达目标楼层，并启动电梯门和相应楼层门的打开动作。

3 单片机在电梯系统中的应用

单片机在电梯系统中的应用，主要体现在电梯楼层按钮信号判断识别、电梯系统的信息显示、时间控制楼层判断、控制信号输出等方面的应用，从而实现电梯系统的智能化自动化的信息检测、控制和显示，实现电梯系统安全正确高效的运行。

3.1 电梯系统的按钮信号识别

单片机在电梯系统中会对电梯系统每个楼层的上、下请求的按钮进行检测和识别，从而根据人们的需求申请，判断当前电梯运行的状态，来做出相应的动作。按钮的检测和识别是基于单片机的控制系统中常见的人机交互的接口，通过某个数据输入输出端口（如P0端口）与采用上拉电阻的矩阵输入键盘并行地连接，采用中断或者实时扫描的机制来检测按钮的状态。如果检测到有相应的上、下请求的按钮信号，或者电梯的内选信号，电梯控制系统会根据当前的电梯状态，来即时或者延时处理当前的请求。

3.2 电梯系统的信息显示

单片机会在电梯系统的运行过程中会对当前电梯所处楼层进行检测以及对楼层信息进行实时显示。在电梯运行初期，单片机会初始化楼层信息，并对该信息对电梯内部以及各个楼层的数码管进行显示控制，并随着电梯实际的运行过程，来修改电梯运行的楼层信息。如果楼层过高，需要多位（两位或者三位）数码管组合，单片机则会通过数码管的片选和段选，根据当前的楼层数据信息来对电梯内部以及各个楼层的数码管显示电路进行显示控制。

3.3 电梯系统的定时控制

电梯系统为了方便人们使用，在关门指令的发出方面添加了定时关门的机制，即在人们全部进入电梯后会开始计时，如果在固定时间内没有人员进入、没有当前楼层的电梯即将运行方向的同方向按钮申请和没有电梯内部开门、关门按钮的信号输入，电梯系统就会发出关门指令，关闭电梯门以及楼层电梯门。当然，电梯的添加了红外检测机制的电梯门垂直的人体感应信号检测，当有人在经过电梯门进入或者走出电梯时，人体感应系统会向单片机发送信号，告知单片机此时不要开始计时，直到在某个时间段内没有人体感应信号时才开始计时，而在计时期间，如果人体感应检测系统检测到人体信号经过电梯门，单片机也会停止计时，直到一定时间段内检测不到人体信号经过电梯门为止。

3.4 电梯系统运行控制信号输出

单片机会根据当前的电梯运行状态、控制信号以及经过楼层检测来对电梯的运行进行控制信号的输出。电梯的主要运行有加速运行、常速运行和减速运行。当电梯开始运行期间，单片机会发出加速信号令电梯加速，到正常速度又会发送常速信号领电梯进行常速运行，经过每个楼层的减速点时，单片机会检测此时是否有同向申请或者是否到达目标楼层，如果有，单片机就会发送减速信号命令电梯系统减速装置工作，从而将电梯减速至目标楼层。

4 总结

单片机在电梯系统中的应用，主要是体现在信号检测和判断、控制信号输出以及信息显示方面，而这些实际的应用是靠单片机内部运行的程序代码来实现的，根据人们对电梯系统运行的需求来开发相应的程序代码，从而将电梯按照人们的意愿来实现自动化的精确控制。

参考文献：

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